Q-switched pulse generation in a bidirectionally pumped EDFL utilizing Lu2O3 as saturable absorber

In this paper, we have successfully demonstrated a Q-switched pulse generation utilizing lutetium oxide (Lu2O3) thin film based saturable absorber (SA) in all-fiber erbium-doped fiber laser (EDFL) cavity with a bidirectional pumping. The Lu2O3 powder is mixed with isopropyl alcohol (IPA) solution before we add polyvinyl alcohol (PVA) as our host polymer to make the Lu2O3 into a thin film. By inserting the Lu2O3-PVA thin film into a bidirectional pumped EDFL cavity, a stable Q-switched pulse is realized with repetition rate in a range of rose from 43.67 kHz to 57.74 kHz whereas the pulse width decreased from 14.48 µs to 11.20 µs. This result indicates that the Lu2O3 can be implemented as an SA device in an EDFL as it owns a linear absorption of around 3 dB at 1 567 nm.     

Q-switched pulse generation with lutetium oxide absorber

A lutetium oxide (Lu2O3) film was proposed and demonstrated for Q-switching operation at 1.55 µm region. It was obtained by solving Lu2O3 powder into isopropyl alcohol and mixing the solution into polyvinyl alcohol (PVA) solution to form a composite precursor solution via stirring, sonicating, and centrifuging processes. The thin film was formed through a drop and dry process and a small piece of this film was integrated into erbium-doped fiber laser (EDFL) cavity to modulate the cavity loss via Q-switching mechanism for pulse generation. The Q-switched laser operated at 1 565 nm with the repetition rate of 75.26 kHz as the pump power was raised to the maximum value of 145.83 mW. The maximum pulse energy of 41.85 nJ was recorded at 145.83 mW pump power. The mode-locked pulse operated at 968.5 kHz with a pulse width of 510 ns was also realized in an extended EDFL cavity. The simple and cost-effective laser should have various applications including material processing, sensing and biomedical areas.     

Ti3AlC2 coated D-shaped fiber saturable absorber for Q-switched pulse generation

In this letter, a titanium aluminum carbide (Ti3AlC2) coated D-shaped fiber is proposed and demonstrated as a new saturable absorber (SA) for Q-switched laser pulse generation. In preparing the SA, the Ti3AlC2 powder is dispersed in liquid polyvinyl alcohol (PVA) before the solution is dropped and left to dry onto a polished surface of D-shape fiber. The SA is added to an erbium-doped fiber laser (EDFL) cavity to modulate the cavity loss for Q-switching. The Q-switched laser is obtained at 1 561 nm. The pulse width of the pulses can be varied between 7.4 µs and 5.1 µs with a corresponding repetition rate range from 41.26 kHz to 54.35 kHz, when the pump power is increased from 42.2 mW to 71.5 mW. At 71.5 mW pump, the pulse energy is obtained at 70.3 nJ. The signal-to-noise ratio (SNR) of the fundamental frequency is recorded at 67 dB, which indicates the stability of the laser.     

基于金纳米笼和MoS2的1 123 nm被动调Q Nd: YAG激光器

采用电流置换反应成功制备了金纳米笼溶液并首次验证了其在1123 nm处的非线性饱和吸收特性,作为对比,同样制备了MoS₂饱和吸收体。分别将金纳米笼和MoS₂作为饱和吸收体,实现了中心波长为1 123 nm的Nd: YAG激光器的调Q运转。在MoS₂为饱和吸收体的调Q激光器中,当泵浦功率为6.81 W时,得到的最大平均输出功率为208 mW,最短脉冲宽度为412 ns,最大脉冲重复率为233 kHz。在金纳米笼为饱和吸收体的调Q激光器中,当泵浦功率为6.04 W时,得到的最大平均输出功率为221 mW,最短脉冲宽度为253 ns,最大脉冲重复率为326 kHz。与MoS₂调Q激光器的实验结果相比,金纳米笼调Q激光器获得的输出功率和效率更高,脉冲宽度更窄,重复率更高。结果证明了金纳米笼在近红外波段激光器中用作饱和吸收体的巨大潜力。     

调Q激光自锁模与脉冲峰值功率的输出不稳定性

从理论上解释了调Q钕玻璃,YAG激光器存在的模式自锁定现象所引起的调Q激光脉冲功率输出的不稳 定性。为了从根本上消除模式自锁定所引起的调Q激光脉冲波形的随机调制现象,实验采用预激光调Q与法布 里 珀罗(F P)标准具平板组合技术,获得了脉宽约为40ns,脉冲能量为85mJ的稳定调Q输出,其脉冲能量稳定度 和脉冲功率稳定度分别为±2%和±3%,激光输出的谱线宽度为6.9×10-4nm。单纵模输出几率达到89%。采 用上述方法,使自锁模式的调制现象得到有效地消除,从而使调Q激光器可以稳定地输出。     

二硫化钼掺镱光纤激光器连续和调Q实验研究

采用环形腔结构,实现了1063 nm双包层掺镱光纤激光器的连续和调Q运转.光纤激光器连续输出结果表明,在输出透过率和泵浦功率固定时,存在最佳输出光纤长度.在3m最佳光纤长度时,得到平均输出功率270 mW,中心波长1063 nm、斜率效率为21.5％的连续激光输出.采用自制的二硫化钼(MoS2)作为可饱和吸收体(SA)...     

高重频风冷声光调Q光纤激光器实验研究

为了实现功率稳定的风冷高重频脉冲光纤激光器,采用主振荡功率放大结构,对声光调Q的全光纤激光器进行了研究.振荡级采用声光调Q方案,以光纤光栅对为激光器腔镜,915nm激光二极管连续抽运,得到了中心波长1064nm、重复频率10kHz到130kHz可调的激光脉冲输出.采用两级大模场双包层光纤放大,实现了平均功率101W、脉冲宽度328.1ns、3dB光谱宽度0.6nm的激光输出.第二放大级光光转换效率69%,激光器总光光转换效率达62.7%.分析了声光调Q产生的宽种子光脉冲经放大后发生波形畸变的原因.结果表明,采用915nm抽运波长提高了激光器输出激光功率稳定性,在风冷的情况下输出功率长期稳定性优于2%.     

LD泵浦的kHz,Er3+,Yb3+:glass被动调Q微片激光器

目前1.5m LD泵浦铒玻璃被动调Q微型激光器是军事激光测距的研究热点,获得较高的激光重复频率和单脉冲能量尤为重要。文中主要报道了一种应用于激光测距领域的铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微片激光器。激光器采用中心波长为940 nm的单管二极管为泵浦源,铒镱共掺磷酸盐玻璃（Er3+,Yb3+:glass）作为增益介质,CO2+:MgAl2O4（CO:MALO）作为可饱和吸收体。通过分析泵浦光斑半径对模式匹配影响,优化泵浦光斑半径,实验分析可饱和吸收体初始透过率T0和输出镜反射率R对输出激光参数影响,优化T0和R值。最终实验中采用增益预泵浦方式,实现重频1 kHz,单脉冲能量40 J,脉宽5.09 ns,峰值功率7.85 kW,光束质量M2=1.4,波长1 535 nm的稳定激光输出。     

调Q和调Q锁模脉冲共存双波长光纤激光器

为了使光纤激光器同时运转在不同的工作状态,搭建了非线性偏振旋转（NPR）技术和碳纳米管可饱和吸收体（CNT-SA）混合的掺铒光纤激光器。其中,基于NPR效应的腔内双折射引入的梳状滤波器可以实现双波长输出,NPR和CNT-SA的可饱和吸收效应共同作用可以获得调Q或调Q锁模脉冲,因此在该激光器中通过调节参数可以使光纤激光器同时获得双波长调Q和调Q锁模脉冲输出。该双波长脉冲经滤波处理后,观察到1531.23 nm处的波长对应调Q脉冲,其重复率为45.62 kHz,1557.18 nm处的波长对应调Q锁模,调Q包络重复率也为45.62 kHz,包络内锁模脉冲的重复率为18.18 MHz,与激光器腔长相符。该实验结果增强了光纤激光器工作的灵活性,有望进一步拓展其在相关领域的应用。     

LD泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微型激光器实验研究

1.5 m LD泵浦铒玻璃被动调Q微型激光器是目前军事激光测距的研究热门,获得较高的激光单脉冲能量尤为重要。对以波长为940 nm的二极管激光器作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为调Q晶体的微型化激光器进行了实验研究。为获得LD抽运铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微型激光器的最佳能量输出条件,分析了影响LD泵浦被动调Q激光器输出单脉冲能量的因素,并对影响被动调Q微型激光器输出能量的泵浦条件,增益介质长度,输出镜反射率等参数进行了多组实验优化,最终获得了波长1.535 m,单脉冲能量113 J,脉宽6 ns,重复频率10 Hz,光束质量为1.2的稳定人眼安全激光输出。     

电光调Q双脉冲输出Nd:YAG全固态激光器

设计了激光二极管(LD)双端面抽运传导冷却复合Nd:YAG晶体电光调Q激光器,实现脉冲间隔可调的双Q脉冲输出。用两个光纤耦合输出的LD模块作为抽运源,偏硼酸钡(BBO)晶体作为Q开关,在一个抽运周期内两次启动Q开关,获得脉冲能量大于14mJ,脉宽小于等于18ns,脉冲间隔200～230μs可调的双Q脉冲输出,激光器重复频率50Hz,光-光转换效率达到24%。探索了用磷酸二氘钾(KD*P)调Q晶体开关实现稳定双脉冲输出的可行性,通过抑制压电环效应,消除子脉冲现象,最终获得脉冲能量约11mJ,脉宽小于等于18ns。     

二极管泵浦Nd:YAG PPLT腔外倍频473 nm激光特性

对Nd:YAG946nm和473nm激光器特性进行了研究。采用二极管端面泵浦平-平腔的实验结构,当腔长为4cm时,获得946nm连续激光的最大输出功率为1.2W,光-光转换效率为6.14%,平均斜效率为10.1%。同时采用声光调Q设备,获得脉宽80ns,重复频率20kHz的946nm脉冲激光。随后利用周期性极化LiTaO3(PPLT)晶体腔外倍频得到473nm激光的最大输出功率为66mW。946～473nm的光-光转换效率为14.2%。实验结果表明:所设计的全固态蓝光激光器具有很强的实用价值。     

GaAs对脉冲Nd:YAG激光器的调Q和锁模

本文分析半导体材料GaAs对1064nm激光的可饱和吸收特性,在闪光灯抽运的平凹腔和平凸腔Nd:YAG激光器中,插入GaAs样品作为调Q器件,实现了激光器的被动调Q运转,分别获得脉冲宽度32.7ns(平凹腔)和30.9ns(平凸腔)的激光脉冲。实验上研究了平凹腔腔长和输出镜透过率对调Q激光输出性能的影响。当平凹腔腔长增加到125cm时,观察到GaAs对1064nm激光的被动锁模。对上述实验结果给予了合理的理论解释。     

被动调Q锁模掺镱光纤激光器

报道了基于偏振旋转技术等效快可饱和吸收体的被动调Q锁模光纤激光器,采用976 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂浓度的Yb3 光纤作为增益介质构成环形腔,通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度得到了调Q,调Q锁模与锁模三种稳定的输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1.05μm,重复频率为20 MHz,脉冲光谱宽度为13.8 nm,抽运功率为270 mW时,锁模平均输出功率为15.82 mW;调Q频率为17.54 kHz,调Q脉冲宽度为8μs,光谱宽度为4.7 nm;调Q锁模中调Q重复频率为300 kHz。     

掺Yb3+全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb~(3 )增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。     

激光二极管抽运的高效高重复频率Nd∶YAG陶瓷激光器

研制了激光二极管(LD)抽运的高效高重复频率声光调QNd∶YAG陶瓷微型激光器件。激光器采用激光二极管纵向同轴抽运Nd∶YAG陶瓷得到1064nm近红外激光输出,采用熔融石英作声光介质,声光调Q重复频率1Hz～115kHz可调。使用2W的激光二极管抽运,获得脉冲宽度16.4ns,峰值功率2.46kW,单脉冲能量40.5μJ的稳定运转。在重复频率110kHz时获得495mW的平均功率,总光光转换效率达24.75%。研究了重复频率及抽运功率对声光调Q脉冲激光器性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释。     

半导体可饱和吸收镜调Q的Yb∶LSO激光器

报道了一个激光二极管(LD)抽运多波长连续输出的激光器和一个被动调Q的固体激光器。该激光器的增益材料是一种新型掺Yb3 的晶体Yb3 ∶Lu2SiO5(Yb∶LSO)。当吸收的抽运功率为2.57 W时,连续输出的最大功率为490 mW,斜率效率为22.2%,光-光转换效率为14.2%,激光阈值为299 mW,输出激光波长为1084 nm。多波长输出时,波长调谐范围为1034~1085 nm。利用InGaAs可饱和吸收镜实现调Q输出时,斜率效率为3.0%,激光波长为1058 nm。脉冲重复频率为25~39 kHz,重复频率随着抽运功率的增加而增加。     

调Q锁模运转的全固态Tm:LuAG陶瓷激光器

采用垂直生长法制备的氧化石墨烯（Graphene oxide, GO）作为可饱和吸收体,利用典型“X”型折叠腔在全固态Tm:Lu₃Al₅O₁₂(Tm:LuAG)陶瓷激光器中实现了调Q锁模运转。以790 nm激光二极管(Laser diode, LD)作为泵浦源,当泵浦功率大于8 W时,激光器进入稳定的调Q锁模状态。当输出镜透过率为5%时,连续光最高输出功率为714 mW,斜效率为4.94%。当泵浦达到16 W时,激光器最大输出功率为200 mW , 光谱中心波长为2024 nm,脉冲宽度约为695 ps,对应的锁模脉冲重复频率为108.7 MHz,调Q包络中锁模脉冲的调制深度接近100%。该2 μm超短脉冲激光器在生物医学和激光通讯等领域具有非常重要的应用。     

单端光纤耦合的声光调Q全光纤化光纤激光器

实现了一种单端光纤耦合的高重复频率、窄脉冲、窄线宽及高效率的主动声光调Q全光纤脉冲光纤激光器。该光纤激光器基于光纤光栅与平面镜组合而成的线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,采用激光二极管与(2+1)×1抽运耦合器形成后向抽运,并利用单端光纤耦合声光调制器(AOM)实现了全光纤化结构的脉冲掺镱双包层光纤激光器。调Q声光开关工作在一级方向,反向输出调Q脉冲,重复频率20～100kHz可调。在重复频率50kHz、抽运功率5.7W下系统获得了输出激光功率2.64W、单脉冲能量528μJ、脉宽56ns、峰值功率943W的稳定的高效率、窄线宽的窄脉冲,中心波长在1080nm左右,线宽为0.06nm,光-光转换效率高达46%。     

高单脉冲能量被动调Q锁模Tm,Ho: LLF激光器

报道了一种采用氧化石墨烯作为可饱和吸收体的二极管泵浦的被动调Q和调Q锁模运转的Tm, Ho: LLF激光器。采用透过率分别为3%、5%和9%的输出镜,首先研究了Tm, Ho: LLF激光器的连续运转特性。实验和模拟结果均表明采用透过率为9%的输出镜输出特性最好,当最大泵浦功率为20 W时,连续光输出功率高至1793 mW。接着以氧化石墨烯为饱和吸收体,采用透过率为9%的输出镜研究了Tm, Ho: LLF激光器的调Q和调Q锁模特性。实验表明:当790 nm LD泵浦功率小于7.26 W时,激光处于单纯调Q运转状态;当大于7.26 W时,激光器进入稳定的调Q锁模状态,当最大泵浦功率为20 W时,最大输出功率为1052 mW,锁模重复频率为53.19 MHz,对应的平均单脉冲能量为19.77 nJ,该单脉冲能量是目前2 μm锁模激光器的最高指标,同时证实了氧化石墨烯材料在大能量高功率激光锁模中是发展潜力优良的二维锁模材料。